หัวข้อทางชีวเคมีที่สำคัญคือ 'การหายใจ' ซึ่งร่างกายของคุณจะแปลงสารอาหารเป็นโมเลกุลของอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) เพื่อให้ได้พลังงาน การหายใจสองประเภทที่แตกต่างกันคือการหายใจแบบใช้ออกซิเจนและการหมัก การหายใจอีกประเภทหนึ่งคือการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งคล้ายกับการหายใจหมักเพียงเล็กน้อย แต่ยังแตกต่างกันมาก
การหายใจแบบแอโรบิกกับการหมัก
ความแตกต่างระหว่างการหายใจแบบใช้ออกซิเจนกับการหมักคือการหายใจแบบใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในที่ที่มีออกซิเจน เนื่องจากจำเป็นสำหรับกระบวนการสลายของวัสดุระบบทางเดินหายใจ ซึ่งการหมักไม่จำเป็นต้องมีออกซิเจนในการสลายวัสดุระบบทางเดินหายใจ ทั้งสองอย่างนี้ใช้เพื่อให้ได้พลังงาน แต่กระบวนการต่างกัน
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนจะเกิดขึ้นในที่ที่มีออกซิเจน สร้างโมเลกุลของอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ซึ่งใช้เป็นพลังงานสำหรับการทำงานต่างๆ ของร่างกาย จะผ่านทั้งหมด 3 ขั้นตอน เหล่านี้คือไกลโคไลซิส วัฏจักรเครบส์ และต่อไปผ่านออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน เป็นการหายใจระดับเซลล์
ในทางกลับกัน ในระหว่างกระบวนการหมัก โมเลกุลของน้ำตาลจะถูกแยกย่อยเป็นสารประกอบที่ง่ายกว่าเพื่อผลิตโมเลกุล ATP เพื่อนำพากระบวนการทางชีววิทยา มันเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน มี 2 ขั้นตอนคือ glycolysis และ NADH regeneration ซึ่งเป็นกระบวนการสลายกรดไพรูวิก
ตารางเปรียบเทียบระหว่างการหายใจแบบแอโรบิกกับการหมัก
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | การหายใจแบบแอโรบิก | การหมัก |
| สิ่งมีชีวิต | สัตว์และพืช | ยีสต์และแบคทีเรียเป็นหลัก |
| ออกซิเจน | ออกซิเจนถูกใช้เพื่อสลายสารระบบทางเดินหายใจ | ไม่ใช้ออกซิเจน |
| ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย | คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ | เอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ |
| วัสดุทางเดินหายใจ. | ออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ | ไม่หักอย่างสมบูรณ์ |
| การก่อตัวของน้ำ | มันถูกสร้างขึ้น | มักจะไม่เกิด |
| ความต่อเนื่อง | มันเกิดขึ้นอย่างไม่มีกำหนด | ไม่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างไม่มีกำหนด |
| พลังงานที่เกิดขึ้น | 686 แคลอรี่ | 39-59 แคลอรี่ |
| โมเลกุลเอทีพี | ผลิตโมเลกุลเอทีพี 36 โมเลกุล | มีการสร้างโมเลกุล ATP 2 ตัว |
| ขั้นตอน | มี 3 ขั้นตอน | มันมี 2 ขั้นตอน |
การหายใจแบบแอโรบิกคืออะไร?
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนใช้ออกซิเจนในการผลิตพลังงานในรูปของโมเลกุล ATP โดยการทำลายวัสดุระบบทางเดินหายใจ พบได้บ่อยในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน เช่น สัตว์ มนุษย์ พืช สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เป็นต้น เป็นการหายใจระดับเซลล์
ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่เกิดขึ้น ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ มันเกิดขึ้นในเมทริกซ์ยลของเซลล์ มันสำคัญมากเพราะให้พลังงานเพียงพอแก่สิ่งมีชีวิตเพื่อทำหน้าที่สำคัญและกระบวนการที่คล้ายคลึงกัน
มีขั้นตอนต่าง ๆ ของการหายใจแบบแอโรบิก ระยะแรกคือไกลโคไลซิสที่เกิดขึ้นในไซโตซอลของเซลล์ ระหว่าง glycolysis กลูโคสจะถูกแบ่งออกเป็น 2 ATP และ 2 NADH โมเลกุล จากนั้นจึงเกิดอะเซทิลโคเอ็นไซม์เอ
ในขั้นตอนต่อไป วงจร Krebs (หรือที่เรียกว่าวงจรกรดซิตริก) จะเกิดขึ้น ในระหว่างขั้นตอนสุดท้ายของการหายใจแบบใช้ออกซิเจน โมเลกุล ATP จำนวนมากจะเกิดขึ้นจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจาก FADH และ NADH ในที่สุด โมเลกุล ATP ประมาณ 36 ตัวก็ก่อตัวขึ้นผ่านมัน
โมเลกุล ATP ผลิตจาก ADP และอนินทรีย์ฟอสเฟตโดยใช้ ATP synthase
การหมักคืออะไร?
การหมักเป็นกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจนในการทำลายกลูโคสเพื่อให้ได้โมเลกุล ATP ซึ่งหมายความว่าอาจเกิดขึ้นได้หากไม่มีออกซิเจน มักพบในจุลินทรีย์ประเภทต่างๆ เช่น ยูคาริโอตและโปรคาริโอต มักเกิดขึ้นในยีสต์และแบคทีเรีย นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้ในมนุษย์แต่ก็ต่อเมื่อปริมาณออกซิเจนมีจำกัดมากและมีความต้องการพลังงานสูง เช่น ในระหว่างการออกกำลังกายที่เข้มข้น
ในมนุษย์ การหมักเกิดขึ้นในเซลล์กล้ามเนื้อเมื่อขาดออกซิเจน เซลล์เหล่านี้สามารถใช้ออกซิเจนจนหมดได้หากเกิดการหดตัวบ่อยครั้ง ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน พวกมันจะผ่านไกลโคไลซิสเพื่อผลิตโมเลกุล ATP เซลล์กล้ามเนื้อเหล่านี้สร้างกรดไพรูวิกผ่านกลูโคส หลังจากนั้นเอ็นไซม์ที่มีอยู่ในเซลล์กล้ามเนื้อจะเปลี่ยนกรดไพรูวิกเป็นกรดไพรูวิก
ในการหมัก กลูโคสจะถูกเผาผลาญ (เช่น แบ่งออกเป็น) กรดไพรูวิกผ่านกระบวนการไกลโคไลซิส กรดไพรูวิกนี้จะถูกแปลงเป็นอะซีตัลดีไฮด์ จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นเอทิลแอลกอฮอล์ต่อไป โดยเฉลี่ยแล้วจะมีการผลิตโมเลกุล ATP 2 โมเลกุลผ่านกระบวนการหมัก
ความแตกต่างหลักระหว่างการหายใจแบบใช้ออกซิเจนและการหมัก
บทสรุป
การหายใจและการหมักแบบแอโรบิกใช้เพื่อให้พลังงานแก่สิ่งมีชีวิตในรูปแบบต่างๆ การหายใจแบบใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในสัตว์และพืชและอยู่ภายใต้การมีออกซิเจน ในขณะที่การหมักเกิดขึ้นส่วนใหญ่คือยีสต์และแบคทีเรียและในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน
กระบวนการทั้งสองนี้มีความสำคัญเท่าเทียมกัน เนื่องจากทั้งคู่มีหน้าที่และขั้นตอนที่แตกต่างกันเล็กน้อยที่ต้องผ่าน
อ้างอิง
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
- https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255
